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Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer zur Bildung einer Abschirmwand, insbesondere gegen Verkehrslärm, mit in der Durchströmrichtung im wesentlichen parallel zueinander angeordneten schalldämpfenden Kulissen, die mit einer inneren Dämpfung versehene, Resonatoren bildende und in der Ebene der Durchströmrichtung flach neben-und/oder hintereinander angeordnete Raumelemente aufweisen, die hinter einer, der Schallquelle zugekehrten, mit einer Vielzahl von Durchbrechungen versehenen Begrenzungswand gegeneinander abgeschlossene Luftkammern aufweisen. Solche schalldämpfende Kulissen haben in den meisten Fällen quaderförmige Gestalt und sind so eingebaut, dass sich der verbleibende Querschnitt zwischen je zwei Kulissen als ein möglichst schmales Rechteck ergibt. Dies gilt unabhängig von der jeweiligen Grösse und Bauart des Schalldämpfers.
Dabei bestimmen innerer Aufbau und Dicke der Kulissen hauptsächlich den Frequenzgang, während sich der gegenseitige Abstand der Kulissen hauptsächlich auf den erreichbaren Betrag an Dämpfung auswirkt.
Eine bekannte schalldämpfende Vorrichtung ist der klassische Helmholtz-Resonator, der in verschiedenen Modifikationen und Anwendungen bereits mehrfach beschrieben wurde. So zeigen die Schweizer Patentschrift Nr. 323256, die deutsche Patentschrift Nr. 857271 und die USA-Patentschriften Nr. 1, 666, 745, Nr. 2, 007, 130, Nr. 2, 271, 871 sowie Nr. 2, 362, 859 den Helmholtz-Resonator mit innerer Dämpfung und die österr. Patentschriften Nr. 191138 und Nr. 233223 sowie die franz. Patentschrift Nr. 927. 804 den Helmholtz-Resonator ohne innere Dämpfung. Die Schweizer Patentschrift Nr. 348808 betrifft eine Einrichtung mit einem geringen Resonatoreffekt, welche im wesentlichen durch Absorption arbeitet.
Ein Mangel der bekannten Schalldämpfer, die insbesondere in luftführenden Kanälen eingesetzt werden, besteht darin, dass insbesondere bei hochdämpfenden Kulissen, u. zw. vor allem bei solchen mit inhomogenem Aufbau, Querkopplungen zwischen je zwei Kulissen auftreten, welche zu starken Einbrüchen im Verlauf der Dämpfungskurve führen. Das Dämpfvermögen der einzelnen Kulissen wird damit nicht voll genutzt.
Andere Anlagen, die einer Lärmbekämpfung bedürfen, sind beispielsweise Strassen und Eisenbahnlinien. Zur Abschirmung des entlang von derartigen Verkehrswegen, insbesondere Autostrassen, auftretenden Lärms sind Schirmwände, Erdböschungen u. dgl. bekannt, welche teilweise rein reflektierend oder aber auch absorbierend und reflektierend ausgebildet sind. Die Schirmwände sind im wesentlichen durchgehend senkrecht aufgebaut. Sie besitzen in der Regel ein Streifenfundament mit darin eingelassenen, senkrecht angeordneten Pfosten in Form von Trägern und zwischen den Pfosten angeordneten Wandelementen. Auch diese Wandelemente können entweder rein reflektierend oder auch absorbierend ausgebildet sein.
Bisher begnügte man sich mit Wänden, die für reine Abschirmung gedacht sind, d. h. ihre Wirksamkeit beschränkt sich im wesentlichen auf jenen höherfrequenten Bereich des Hörspektrums, für welchen hinreichend genau die strahlengeometrischen Ausbreitungsgesetze gültig sind. Die dabei verwendeten Wandelemente sind rein reflektorisch ausgebildet, wenn nur an einer Seite des Verkehrsweges ein Immissionsschutz gefordert ist. Besteht die Forderung nach Immissionsschutz auf beiden Seiten des Verkehrsweges, so wird die Abschirmwand absorbierend gestaltet, um auf der gegenüberliegenden Seite reflektionsbedingte Pegeladditionen weitgehend zu vermeiden.
Die eingesetzten Wandelemente für Absorption weisen stets nur relativ dünne Absorptionsschichten auf.
Der Schallschluckgrad ist nur in einem begrenzten Bereich grösser als 95%.
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zur Fahrzeuglängsfläche und von dieser über die Abschirmwand hinweg reflektiert wird. Das gleiche gilt auch im Falle der Verwendung von absorbierenden Abschirmwänden hinsichtlich des Anteiles der Reflektion.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Abschirmwände ist in der relativ dichten Folge der Pfosten bzw.
Träger zu sehen. Diese Pfosten sind besonders bei Unfällen nachteilig, da ihr gegenseitiger Abstand in der Regel etwa 1 m entspricht. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, die Abschirmwände relativ nahe an den Verkehrsweg heranzurücken. Durch die grössere Entfernung vom Verkehrsweg wieder wird der Schattenwinkel der Lärmausbreitung relativ klein, so dass hohe Gebäude nur durch relativ hohe Abschirmwände geschützt werden können. Ein ganz wesentlicher Nachteil, der hiemit verbunden ist, ist aber darin zu sehen, dass bei diesem relativ grossen Abstand der Schirmwände von dem Verkehrsweg die Absorptionseinrichtungen ausser für den ganz hohen Frequenzbereich praktisch wirkungslos werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalldämpfer zu schaffen, der die beschriebenen Nachteile vermeidet und bei dem die Ausbildung schädlicher Querkopplungen unterbunden ist und das Dämpfvermögen der einzelnen Kulissen voll genutzt ist, ohne dass hiefür irgendwelche Änderungen an den Kulissen vorgenommen werden müssen. Der Schalldämpfer soll, wie bereits erwähnt, insbesondere zur Bekämpfung des entlang von Verkehrswegen auftretenden Lärms eingesetzt werden können. Dabei soll ein Schallschluckgrad von mindestens 98% im Frequenzbereich von etwa 250 bis 4000 Hz erreicht werden, u. zw. auch bei streifendem Schalleinfall.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die mit den Durchbrechungen versehene Begrenzungswand auf ihrer der Schallquelle zugekehrten Seite mit schallabsorbierenden Mineralfasern belegt ist.
Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung sind die schallabsorbierenden Mineralfasern mit einem Lochblech abgedeckt. Durch diese Ausbildung wird insbesondere ein hoher Schallschluckgrad erreicht, weil durch
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die Anordnung der Resonatoren der grösste Teil der Schallenergie vernichtet wird. Da der Schalldämpfer keine grossen Massen aufweist, ist es möglich, ihn relativ nahe an den Verkehrsweg heranzurücken, wodurch sich seine Wirkung beträchtlich verbessert.
Die Erfindung geht somit von Resonatoren mit innerer Dämpfung aus, wobei die auf der Aussenseite der Raumelemente vorgesehene Mineralfaserschicht gleichsam als zweite innere Dämpfung anzusprechen ist. Die erste innere Dämpfung ergibt sich durch die Mineralfasern im Inneren der Hohlräume, die die innere Fläche der mit den Durchbrechungen versehenen Begrenzungswand bedämpft. Die aussenliegenden Mineralfasern der zweiten inneren Dämpfung bedämpfen die massenartig wirkenden Luftelemente in den Resonatorhälsen, also in den Durchbrechungen.
Der Erfindungsgedanke lässt die verschiedensten Ausführungsformen zu. Er ist an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben. Es zeigen Fig.1 eine Ansicht der aus Schalldämpfern bestehenden Wand, Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht der Wand gemäss Fig. l, Fig. 3 eine schmatisierte Schnittdarstellung durch eine aus zwei Raumelementen gebildete Baueinheit, Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt gemäss der Linie V-V in Fig. l, Fig. 6 einen Schnitt gemäss der Linie VI-VI in Fig. l, Fig. 7 und 8 schematische Schnittdarstellungen durch verschiedene Ausführungsformen von Schalldämpfern für luftführende Kanäle, Fig. 9 eine vergrösserte Schnittdarstellung eines Schalldämpfers zwecks Veranschaulichung der Resonatoren und Fig.
10 und 11 weitere Schalldämpferausführungsformen im Schnitt.
Fig. 1 zeigt die Ansicht einer schallabsorbierenden Abschirmwand, von der Verkehrswegseite her gesehen.
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daran verankerte Drahtseile--3--aufweist. Die Höhe der Abschirmwand ist unterschiedlich gestaltet, je nach den geometrischen Verhältnissen der Verkehrswege und der ang renzenden, zu schützenden Gebäude. Wenngleich auch in Fig. l nur ein Teil der Wand dargestellt ist, so ist doch der Gesamtaufbau ersichtlich. An den Drahtseilen --3-- sind Baueinheiten--4--, die aus einer ganzen Anzahl von Raumelementen --5-- bestehen, aufgehängt und neben- und übereinander angeordnet. Die Baueinheiten --4-- sind selbsttragend neben- und übereinander angeordnet. Nur zusätzliche Kräfte, die beispielsweise aus Winddruck resultieren können, werden von den Drahtseilen--3--aufgenommen.
In Fig. 2 ist eine schematisierte Seitenansicht der Abschirmwand dargestellt. Es ist ersichtlich, wie die Pfosten--2--, die vorzugsweise aus I-Trägern bestehen, festgegründet sind und wie ein spaltloser Anschluss bis zu der untersten Baueinheit--4--der Raumelemente-5--hergestellt ist. Wie ersichtlich, sind die Raumelemente--5--bzw. die Baueinheiten --4-- gegen den Verkehrsweg --1-- hin geneigt, u. zw. etwa in einem Winkel von 150 gegenüber der Vertikalen. In verschlechterter Ausführungsform können die Raumelemente--5--auch vertikal angeordnet und ausgerichtet sein.
Die geneigte Anordnung hat jedoch den Vorteil, dass der Restschall, der nicht absorbiert, sondern reflektiert wird, in etwa in Richtung auf die Schallquelle zurückgeworfen wird, so dass Pegeladditionen insbesondere bei dichten Fahrzeugkolonnen vermieden werden. Ein weiterer Vorteil der geneigten Anordnung der Raumelemente--5--ist in dem besseren Schutz vor eindringendem Regenwasser und in einer besseren Entwässerungsmöglichkeit zu sehen.
Aus den Fig. 3 und 4 ist der besondere Aufbau der Raumelemente--5--entnehmbar. Diese sind nach dem Resonatorprinzip aufgebaut und weisen jeweils mehrere gegeneinander abgeschlossene Luftkammern --6-- auf. Die Luftkammern --6-- sind allseitig begrenzt. Die sich nach der Vorderseite des Raumelementes - -5-- erstreckende Begrenzungswand --7-- ist mit einer Vielzahl von Durchbrechungen--S-ausgestattet. Die in den Luftkammern--6--eingeschlossene Luft bildet eine Feder, die in den
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Schicht aus Mineralfasern--12--angeordnet sein. Die oberen Raumelemente--5--der Baueinheiten - sind mit Krallblechen--13--ausgestattet, die in Nuten eingreifen, die im unteren Endbereich der unteren Raumelemente--5--vorgesehen sind.
Krallbleche--13--und Nuten--14--haben die Aufgabe, die Baueinheiten fest miteinander zu verbinden und darüber hinaus eine Spaltabdichtung zu erreichen. Im oberen
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Fig. 5 zeigt die Befestigung der Raumelemente --5-- bzw. Baueinheiten --4--, ihre Aufhängung an den Drahtseilen--3--sowie das Ineinandergreifen der Krallbleche--13--und Nuten--14--.
Aus dem Horizontalschnitt gemäss Fig. 6 ist der Querschnitt der Pfosten --2-- ersichtlich. An den Gurten der pfosten --2-- sind elastische Puffer --17-- befestigt, die aus einem der Höhe nach durchgehenden Streifen Zellgummi bestehen können. Die Anordnung und Bemessung der Puffer --17-- ist derart getroffen, dass die Baueinheiten --4-- zwischen zwei Pfosten --2-- unter Vorspannung gehalten sind, so dass die Spalte zwischen den einzelnen Baueinheiten in vertikaler Richtung geschlossen gehalten werden.
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Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 7 bis 9, die für luftführende Kanäle bestimmt ist, sitzen im Innern des Schalldämpfergehäuses-18--, durch welches die Luft in der eingezeichneten Pfeilrichtung hindurchströmt, parallel zueinander Kulissen-20-, die jeweils aus Resonatoren aufgebaut sind. Wie die Darstellung erkennen lässt, sind diese Kulissen in Form von Wänden oder Quadern parallel und im Abstand voneinander im Innern des Gehäuses --18-- angeordnet.
Jede Kulisse besteht aus mit ihren offenen Seiten unter Zwischenschaltung einer Trennfolie--19--
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(Fig. 9),hinter-bzw. nebeneinander angeordnete Luftkammern--6--, in deren Boden Durchbrechungen--8-vorgesehen sind. Diese sind auf der Aussenseite mit einer luftdurchlässigen Schicht absorptionsaktiver Mineralfasern--9--, beispielsweise Steinwolle (Handelsname"Sillan") od. dgl., abgedeckt, die ihrerseits durch ein luftdurchlässiges Lochblech-10-, ein Sieb, Gitter od. dgl. gehalten wird. Die aus, mit ihren offenen Seiten gegeneinandergesetzten Resonatoren, bestehende Kulisse bildet eine über die Länge und Tiefe des Schalldämpfergehäuses--l--durchgehende, als Ganzes entfernbare Wand. Es sind auch hier einzelne Raumelemente--5--vorgesehen, die jeweils mehrere Luftkammern--6--aufweisen.
Mehrere Raumelemente --5-- können zu Baueinheiten -4-- zusammengefasst sein.
Um schädliche Querkopplungen auf jeden Fall zu verhindern, können zusätzlich zwischen den einzelnen Kulissen zwei Trennwände vorgesehen sein, die je nach Ausführungsform des Schalldämpfers aus schallhartem Material, beispielsweise Blech od. dgl., oder aus schalldämmendem Material bestehen können.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 9 sind im Innern des Gehäuses --18-- zwischen den Kulissen --20-- schallharte Zwischenstücke --22-- eingeschaltet, die sich über die Fläche der benachbarten Kulissen --20-- hinwegerstrecken und in der Mitte nach beiden Seiten hin nach aussen gewölbt sind. Auf der Innenseite der Gehäusewandung--l--sind den Zwischenstücken --22-- entsprechende Halbschalen --23-- vorgesehen.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 10 ist auf der Innenseite des Gehäuses --18-- eine schallabsorbierende Materialschicht--24--vorgesehen. Die Kulissen--20--sind hier durch trennwände --25-- voneinander getrennt, die aus schallabsorbierendem Material bestehen.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 8 und 11 gelangt ein verlängertes Gehäuse --18'-- zur Anwendung,
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Kulissen als auch die Trennwände auf der Eintrittsseite des Gehäuses jeweils mit einer Anströmverkleidung --26, 27 bzw. 28--versehen sind. In der linken Hälfte der Darstellung gemäss Fig. 11 sind die die Anströmverkleidung bildenden Teile aus glattem, hartem Material, beispielsweise aus Blech, gebildet. In der rechten Hälfte der Darstellung sitzen vor den Kulissen --20-- bzw. den Zwischenstücken --25-- aus schallabsorbierendem Material bestehende Anströmkörper--26', 27'und 28'--.
Sinngemäss können auch auf der Austrittsseite des Schalldämpfergehäuses entsprechende Abströmverkleidungen vorgesehen sein. Die Verwendung dieser Verkleidungen bedingt eine Verlängerung des Schalldämpfergehäuses. Diese Verlängerung des Schalldämpfergehäuses lässt sich für die Dämpfung voll nutzen, wenn, wie es in der rechten Hälfte der Fig. ll bzw. in Fig. 8 gezeigt ist, die Verkleidungen aus schalldämpfendem bzw. schallabsorbierendem Material bestehen.
Wie Fig. ll weiter erkennen lässt, sind die An- bzw. Abströmverkleidungen im Querschnitt etwa birnenförmig, wobei sie sich über die ganze Tiefe des Schalldämpfergehäuses bzw. der Kulissen erstrecken, so dass der Luftdurchgangsquerschnitt über die Länge des Gehäuses hinweg etwa gleich gross ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schalldämpfer zur Bildung einer Abschirmwand, insbesondere gegen Verkehrslärm, mit in der Durchströmrichtung im wesentlichen parallel zueinander angeordneten schalldämpfenden Kulissen, die mit einer inneren Dämpfung versehene, Resonatoren bildende und in der Ebene der Durchströmrichtung flach nebenund/oder hintereinander angeordnete Raumelemente aufweisen, die hinter einer, der Schallquelle zugekehrten, mit einer Vielzahl von Durchbrechungen versehenen Begrenzungswand gegeneinander abgeschlossene
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Begrenzungswand (7) auf ihrer der Schallquelle zugekehrten Seite mit schallabsorbierenden Mineralfasern (9) belegt ist.
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